KR100401690B1

KR100401690B1 - 잉크젯프린터용헤드구동장치

Info

Publication number: KR100401690B1
Application number: KR1019960065316A
Authority: KR
Inventors: 노보루 닛타; 순이치 오노; 준 다카무라
Original assignee: 도시바 테크 가부시키가이샤
Priority date: 1995-12-14
Filing date: 1996-12-13
Publication date: 2004-03-24
Also published as: US6113209A; SG68604A1; SG83183A1; EP0779151B1; KR19980041651A; JPH10146969A; DE69629093T2; JP3369415B2; EP0779151A3; MY117989A; EP0779151A2; DE69629093D1

Abstract

헤드 구동 장치는 제1 전력 단자(VDD)와 전극 사이에 접속되는 제 1 MOSFET와, 제2 전원 단자(VSS)와 전극(EL) 사이에 접속되는 제2 MOSFET(TB)를 구비한다. 구동 장치에 있어서, 미리 정해진 잉크 챔버(RM)의 전극과 상기 미리 정해진 잉크 챔버(RM)에 이웃하는 잉크 챔버(RM)의 전극의 각 양단의 대응 커패시턴스(W)를 충전 및 방전함으로써 야기되는 압력 변화에 의해 각각의 잉크 챔버(RM)로부터 잉크가 분사된다. 제1 및 제2 MOSFET(TA, TB)는 한 개의 반도체 기판(SUB)상에 형성된다. 반도체 기판(SUB)의 전위는 제1 및 제2 전원 단자(VDD, VSS) 사이의 전위 범위에서 벗어나게 설정된다.

Description

잉크젯 프린터용 헤드 구동 장치{HEAD DRIVING DEVICE FOR INK-JET PRINTER}

본 발명은 전기 변형(electrostriction)에 의해 잉크 챔버 내의 압력 변화를 야기시키는 전기 변형 소자를 이용하는 잉크젯 헤드를 구비한 잉크젯 프린터용 헤드 구동 장치에 관한 것이다.

이런 형태의 잉크젯 프린터의 헤드는 예를 들면 도 8 에 도시된 배열로 구성된다. 특히, 미리 정해진 피치로 파여진 복수의 홈은 압전기 부재(1)에 형성되고, 상부 덮개(2)는 홈과 관련하여 잉크 챔버(3)를 형성하기 위해 홈 위에 부착된다. 전극(4)은 각각의 잉크 챔버(3)의 측벽부 및 하부 전반에 전개된다. 노즐(nozzle)(도시되지 않음)은 각각의 잉크 챔버(3)의 전방에 형성되고, 잉크 공급 포트(도시되지 않음)는 각각의 잉크 챔버(3)의 후방에 형성된다. 이 헤드에서, 압전기 부재(1)는 서로의 잉크 챔버를 나누는 벽부를 형성하여, 전극(4) 사이에 끼워져 배치된 압전기 소자(5)로서 제공된다. 이것에 의해, 이웃하는 두 개의 전극(4)은 상호 사이에 위치된 압전기 소자(5)와 함께 커패시턴스를 구성한다. 따라서, 전극(4)을 경유하여 상호 접속되는 커패시터로 구성된 직렬 회로는 이 헤드의 등가 회로로 나타낼 수 있다.

이러한 헤드를 구동하는 헤드 구동 장치는 심사청구되지 않은 일본 특허 출원 공개 공보 제2-18054에 개시된다. 예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 이 헤드의 등가 회로는 압전기 소자(5) 및 전극(a, b, c, d, e, …)으로 구성된 직렬 접속된 커패시턴스(CL1, CL2, CL3, CL4, …)의 직렬 회로이다. 이 회로에 대하여, p-채널 MOSFET(전계 효과 트랜지스터)(Q21, Q22, Q23, Q24, Q25, …)는 접지 라인과 전극(a, b, c, d, e, …) 사이에 접속된다.

다이오드(D1, D2, D3, D4, D5, …)는 n-채널 MOSFET(Q21, Q22, Q23, Q24, Q25, …)와 병렬로 접속되어 반대 극성을 갖게 된다. p-채널 MOSFET(Q11, Q12,Q13, Q14, Q15, …)의 백 게이트는 VDD 전원 단자에 접속되고, n-채널 MOSFET(Q21, Q22, Q23, Q24, Q25, …)의 백 게이트는 접지 라인에 접속된다. 구동 신호는 인버터(IN1, IN2, IN3, IN4, IN5, …)를 통해 FET(Q11, Q12, Q13, Q14, Q15, …)의 게이트 단자에 공급된다. 이 구동 장치에 있어서, 예를 들면, 전극(c)이 통전될 때, 구동 신호는 인버터(IN3)를 통해 FET(Q13)의 게이트 단자에 공급되어 트랜지스터(Q13)를 턴온시킨다. FET(Q22, Q24) 또한 턴온된다. 이 때에, 전류는 다음과 같은 경로, VDD>트랜지스터(Q13)>커패시턴스(CL2)>트랜지스터(Q22)>접지 라인을 통해 흐른다. 또 전류는 다음과 같은 경로, VDD>트랜지스터(Q13)>커패시턴스(CL3)>트랜지스터(Q24)>접지 라인을 통해 흐른다. 이것에 의해, 커패시턴스(CL2, CL3)는 충전된다. 커패시턴스(CL2, CL3)가 방전할 때, FET(Q13, Q22, Q24)는 턴오프되고, FET(Q23)는 턴온된다. 이 경우에, 방전 전류는 다음과 같은 경로, 접지 라인>다이오드(D2)>커패시턴스(CL2)>트랜지스터(Q23)>접지 라인을 통해 흐른다. 또 방전 전류는 다음과 같은 경로, 접지 라인>다이오드(D4)>트랜지스터(Q23)>접지 라인을 통해 흐른다. 따라서 커패시턴스(CL2, CL3)는 방전된다.

충전 및 방전에 있어서, 전극(b, c) 사이의 압전 소자 및 전극(c, d) 사이의 압전 소자가 변형된다. 잉크 챔버가 일시적으로 팽창되었다가 원래 상태로 되돌아 가기 때문에, 잉크 챔버내의 인가되는 압력에 의해 잉크는 노즐을 통해 분사된다.

이러한 헤드 구동 장치가 반도체 기판에 내장되어 IC(집적 회로)가 되는 경우, 이하의 문제점이 생기게 된다. 즉, 방전시에 다이오드(D2, D4)가 턴온되기 때문에, 전극(b, d)은 접지 전위에 대하여 PN 접합부의 순방향 전압만큼 낮은 전압이 된다. 이때, 기생 다이오드가 전극(b, d)과 FET(Q22, Q24) 사이의 백 게이트 사이에 형성되기 때문에, 방전 전류의 일부는 양쪽의 기생 다이오드로 흐른다. IC의 신뢰성은 반도체 기판에 흐르는 전류로 인해 저하된다. 또한, 내부 소자의 절연이 저하되어 최악의 경우, 래치업(latch up)이 발생할 수 있다.

본 발명의 목적은 잉크젯 프린터용 헤드 구동 장치를 제공하는 데 있으며, 이 헤드 구동 장치는 그 안에 생성된 기생 능동 소자에 의해 쉽게 영향을 받지 않는 신뢰성 IC로서 제조될 수 있으며, 내부 소자 절연의 저하 및 래치업을 야기하지 않는다.

본 발명의 제1의 양상에 따르면, 복수의 잉크 챔버와, 각각의 잉크 챔버의 전극 및 전기 변형 소자를 구비하는 잉크젯 헤드를 포함하는 잉크젯 프린터용 헤드 구동 장치가 제공되며, 상기 전기 변형 소자는 잉크 챔버를 분리하여 전극을 통해 접속되는 직렬의 커패시턴스를 형성하도록 배열되고 전기 변형에 의해 잉크 챔버 압력 변화를 야기시키며, 복수의 제1 반도체 스위칭 소자는 제1 전원 단자와 전극 사이에 접속되고, 복수의 제2 반도체 스위칭 소자는 전극과, 제1 전원 단자와 전위가 다른 제 2 전원 단자 사이에 접속되고, 제1 및 제2 반도체 스위칭 소자의 선택적인 턴온 제어하에 대응 커패시턴스를 충전 및 방전함으로써 야기되는 압력 변화에 의하여 각각의 잉크 챔버로부터 잉크가 분사되고, 제1 및 제2 반도체 스위칭 소자는 하나의 반도체 기판상에 형성되고, 반도체 기판의 전위는 제1 전원 단자와제2 전원 단자의 전위의 범위에서 벗어난 값으로 설정된다.

본 발명의 제2 양상에 따르면, 복수의 잉크 챔버와, 각각의 잉크 챔버의 전극 및 전기 변형 소자를 구비하는 잉크젯 헤드를 포함하는 잉크젯 프린터용 헤드 구동 장치가 제공되며, 상기 전기 변형 소자는 잉크 챔버를 분리하여 전극을 통해 접속되는 직렬의 커패시턴스를 형성하도록 배열되며 전기 변형에 의해 잉크 챔버에 서 압력 변화를 야기시키고, 복수의 제1 반도체 스위칭 소자는 제1 전원 단자와 전극 사이에 접속되고, 복수의 제2 반도체 스위칭 소자는 전극과 제1 전원 단자보다 전위가 낮은 제2 전원 단자 사이에 접속되고, 여기서 잉크는 미리 정해진 잉크 챔버의 전극에 접속된 각각의 제1 및 제2 반도체 스위칭 소자를 턴온 및 턴오프하고, 미리 정해진 잉크 챔버에 이웃하는 잉크 챔버의 전극에 접속된 각각의 제1 및 제2 반도체 스위칭 소자를 턴오프 및 턴온하는 충전 제어 하에서, 그리고 미리 정해진 잉크 챔버의 전극에 접속된 각각의 제1 및 제2 반도체 스위칭 소자를 턴오프 및 턴온하는 차후의 방전 제어 하에서, 미리 정해진 잉크 챔버에 대한 전극과, 미리 정해진 잉크 챔버에 이웃하는 대응 잉크 챔버의 전극의 각 양단의 커패시턴스를 충전 및 방전함으로써 야기되는 압력 변화에 의해 미리 정해진 잉크 챔버로부터 분사되며, 제1 및 제2 스위칭 소자는 하나의 반도체 기판상에 형성되고, 그 반도체 기판의 전위 범위는 제1 과 제2 전원 단자의 전위 범위에서 벗어나게 설정된다.

본 발명의 제3의 양상에 따르면, 복수의 잉크 챔버와, 각각의 잉크 챔버의 전극 및 전기 변형 소자를 구비한 잉크젯 헤드를 포함하는 잉크젯 프린터용 헤드 구동 장치가 제공되며, 상기 전기 변형 소자는 잉크 챔버를 분리하고 전극을 통해접속되는 직렬의 커패시턴스를 형성하도록 배열되고 전기 변형에 의해 잉크 챔버의 압력 변화를 야기시키고, 복수의 제1 반도체 스위칭 소자는 제1 전원 단자와 전극 사이에 접속되고, 복수의 제2 반도체 스위칭 소자는 전극과, 제1 전원 단자와 전위가 다른 제2 전원 단자 사이에 접속되고, 여기서 잉크는 제1 및 제2 반도체 스위칭 소자의 선택적인 턴온 제어하에 대응 커패시턴스를 충전 및 방전함으로써 야기되는 압력 변화로 인해 각각의 잉크 챔버로부터 분사되고, 제1 및 제2 반도체 스위칭 소자의 그룹 중 적어도 하나는 집적 회로에 형성된 MOS 트랜지스터로 구성되고, 각각의 MOS 트랜지스터의 백 게이트의 전위는 MOS 트랜지스터의 드레인과 소스의 전위 사이 범위에서 벗어나게 설정된다.

본 발명의 제4의 양상에 따르면, 복수의 잉크 챔버와, 각각의 잉크 챔버의 전극 및 전기 변형 소자를 구비한 잉크젯 헤드를 포함하는 잉크젯 프린터용 헤드 구동 장치가 제공되며, 상기 전기 변형 소자는 잉크 챔버를 분리하고 전극을 통해 접속되는 직렬의 커패시턴스를 형성하도록 배열되고 전기 변형에 의해 잉크 챔버의 압력 변화를 야기시키고, 복수의 제1 반도체 스위칭 소자는 제1 전원 단자와 전극 사이에 접속되고, 복수의 제2 반도체 스위칭 소자는 전극과 제1 전원 단자보다 전위가 낮은 제2 전원 단자 사이에 접속되고, 여기서 잉크는 미리 정해진 잉크 챔버의 전극에 접속된 각각의 제1 및 제2 반도체 스위칭 소자를 턴온 및 턴오프하고, 미리 정해진 잉크 챔버에 이웃한 잉크 챔버의 전극에 접속된 각각의 제1 및 제2 반도체 스위칭 소자를 턴온 및 턴오프하는 충전 제어하에서, 그리고 미리 정해진 잉크 챔버에 대한 전극에 접속된 각각의 제1 및 제2 반도체 스위칭 소자를 턴오프 및턴온하는 차후의 방전 제어하에서, 미리 정해진 잉크 챔버에 대한 전극 및 미리 정해진 잉크 챔버에 이웃한 대응 잉크 챔버에 대한 전극 각각의 양단의 커패시턴스를 충전 및 방전함으로써 야기되는 압력 변화로 인해 미리 정해진 잉크 챔버로부터 분사되고, 제1 및 제2 반도체 스위칭 소자의 그룹 중 적어도 하나는 집적 회로에 형성된 MOS 트랜지스터로 구성되고, 각각의 MOS 트랜지스터의 백 게이트의 전위 범위는 MOS 트랜지스터의 드레인과 소스의 전위 사이 범위를 벗어나게 설정된다.

본 발명의 제5의 양상에 따르면, 복수의 잉크 챔버와, 각각의 잉크 챔버의 전극 및 전기 변형 소자를 구비한 잉크젯 헤드를 포함하는 잉크젯 프린터용 헤드 구동 장치가 제공되며, 상기 전기 변형 소자는 잉크 챔버를 분리하고 전극을 통해 접속되는 직렬의 커패시턴스를 형성하도록 배열되고 전기 변형에 의해 잉크 챔버의 압력 변화를 야기시키고, 복수의 제1 반도체 스위칭 소자는 제1 전원 단자와 전극 사이에 접속되고, 복수의 제2 반도체 스위칭 소자는 전극과, 제1 전원 단자와 전위가 다른 제2 전원 단자 사이에 접속되고, 여기서 잉크는 제1 및 제2 반도체 스위칭 소자의 선택적인 턴온 제어하에서 대응 커패시턴스를 충전 및 방전함으로써 야기되는 압력 변화로 인해 각각의 잉크 챔버로부터 분사되고, 적어도 제2 반도체 스위칭 소자는 MOS 트랜지스터로 구성되고, 커패시턴스는 트랜지스터의 게이트에 인가되는 동일 전위로 턴온되는 MOS 트랜지스터를 통해 방전된다.

본 발명의 제6의 양상에 따르면, 복수의 잉크 챔버와, 각각의 잉크 챔버의 전극 및 전기 변형 소자를 구비한 잉크젯 헤드를 포함하는 잉크젯 프린터용 헤드 구동 장치를 제공하며, 상기 전기 변형 소자는 잉크 챔버를 분리하고 전극을 통해접속되는 직렬의 커패시턴스를 형성하도록 배열되고 전기 변형에 의해 잉크 챔버의 압력 변화를 야기시키고, 복수의 제1 반도체 스위칭 소자는 제1 전원 단자와 전극 사이에 접속되고, 복수의 제2 반도체 스위칭 소자는 전극과, 제1 전원 단자와 전위가 다른 제2 전원 단자 사이에 접속되고, 복수의 제3 반도체 스위칭 소자는 이웃하는 두 개의 전극 사이에 각각 접속되고, 여기서 잉크는 제1 및 제2 반도체 스위칭 소자의 선택적인 턴온 충전 및 방전 제어 하에서, 그리고 제3 반도체 스위칭 소자의 선택적인 턴온 방전 제어하에서 대응 커패시턴스를 충전 및 방전함으로써 야기되는 압력 변화로 인해 각각의 잉크 챔버로부터 분사된다.

본 발명의 제7의 양상에 따르면, 복수의 잉크 챔버와, 각각의 잉크 챔버의 전극 및 전기 변형 소자를 구비한 잉크젯 헤드를 포함하는 잉크젯 프린터용 헤드 구동 장치가 제공되며, 상기 전기 변형 소자는 잉크 챔버를 분리하고 전극을 통해 접속되는 직렬의 커패시턴스를 형성하도록 배열되고 전기 변형에 의해 잉크 챔버에서 압력 변화를 야기시키며, 복수의 제1 반도체 스위칭 소자는 제1 전력 단자와 전극 사이에 접속되고, 복수의 제2 반도체 스위칭 소자는 전극과 제1 전원 단자보다 전위가 낮은 제2 전원 단자 사이에 접속되고, 복수의 제3 반도체 스위칭 소자는 이웃하는 두 개의 전극 사이에 각각 접속되고, 여기서 잉크는, 미리 정해진 잉크 챔버에 대한 전극에 접속된 각각의 제1 및 제2 반도체 스위칭 소자를 턴온 및 턴오프하고, 미리 정해진 잉크 챔버에 이웃하는 잉크 챔버의 전극에 접속된 각각의 제1 및 제2 반도체 스위칭 소자를 턴오프 및 턴온하고, 이웃하는 두 개의 전극 사이에 접속된 제3 반도체 스위칭 소자를 턴오프하는 충전 제어 하에서, 그리고 미리 정해진 잉크 챔버에 대한 전극에 접속된 제1 반도체 스위칭 소자 각각을 턴오프하고, 이웃하는 두 개의 전극 사이에 접속되는 제3 반도체 스위칭 소자를 턴온하는 차후의 방전 제어하에서, 미리 정해진 잉크 챔버에 이웃하는 대응 잉크 챔버의 전극 및 미리 정해진 잉크 챔버의 전극 각각의 양단의 두 개의 커패시턴스를 충전 및 방전함으로써 야기되는 압력에서의 변화로 인해 미리 정해진 잉크 챔버로부터 분사된다.

본 발명의 제8의 양상에 따르면, 제6 및 제7 양상에 따라 제공될 헤드 구동 장치와 같은 배열을 가지는 잉크젯 프린터용 헤드 구동 장치가 제공되며, 여기서 제3 반도체 소자는 MOS 전달 게이트로 구성된다.

제1 내지 제8의 양상에 따른 각각의 헤드 구동 장치는 그것에 생성된 기생 능동 소자에 쉽게 영향을 받지 않는 신뢰성있는 IC 로 제조될 수 있고, 내부 소자 절연저하 및 래치업을 야기하지 않는다.

제5의 양상에 따른 헤드 구동 장치에 있어서, 어떠한 다이오드도 방전 경로에 사용되지 않으므로, 회로 구조는 단순화된다.

또한, 제6 내지 제8의 양상에 따른 헤드 구동 장치 각각에 있어서, 방전 경로의 루프 저항이 감소되어, 헤드는 고속으로 작동될 수 있다.

또한, 제6 및 제8 양상에 따른 헤드 구동 장치 각각에 있어서, 잉크의 오류 분사는 커패시턴스의 방전 속도를 감소시킴으로써 방지될 수 있다.

첨부 도면을 참조하여 이하의 상세한 설명으로부터 본 발명을 더 상세히 이해할 수 있다.

도 1A 내지 1C는 본 발명의 각 실시예에 사용되는 멀티 노즐 잉크젯 헤드의 작동을 설명하는 단면도.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 헤드 구동 장치의 배열을 도시한 회로도.

도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 헤드 구동 장치의 배열을 도시한 회로도.

도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 헤드 구동 장치의 배열을 도시한 회로도.

도 5A 내지 5B 는 본 발명의 제4 실시예에 따른 헤드 구동 장치를 사용하는 전체 제어부의 배열을 도시한 블록도.

도 6은 도 5B에 도시된 디코더의 회로도.

도 7A 내지 7C는 본 발명의 각 실시예에 사용되는 멀티 노즐 잉크젯의 또다른 배열을 도시한 단면도.

도 8은 통상적인 멀티 노즐 잉크젯 헤드의 배열을 도시한 단면도.

도 9는 종래의 헤드 구동 장치의 배열을 도시한 회로도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 압전기 부재

2 : 덮개

3, RM : 잉크 챔버

4, EL : 전극

5 : 압전기 소자

35 : 멀티플렉서

VDD, VSS, VSUB : 전원 단자

SUB : 반도체 기판

W : 커패시턴스

TA, TB, TG : MOSFET

LT : 래치 회로

SL : 선택기

SEQ : 시퀀서

DEC,DCA : 디코더

IN : 인버터

본 발명의 제1 실시예에 따른 헤드 구동 장치는 이하에서 기술될 것이다.

도 1은 멀티 노즐 잉크젯 헤드의 배열을 도시한다. 복수의 파여진 홈은 미리 정해진 피치로 압전기 부재(11)에 형성되고, 상부 덮개(12)는 홈과 관련하여 잉크 챔버(RM)를 형성하도록 홈 위에 부착된다. 전극(EL)은 각각의 잉크 챔버(RM)의 측벽부 및 하부에 전개된다. 노즐(도시되지 않음)은 각각의 잉크 챔버 전방에 형성되고, 잉크 공급 포트(도시되지 않음)는 각각의 잉크 챔버 후방에 형성된다. 이 헤드에서, 압전기 부재(11)는 상호 잉크 챔버(RM)를 분리하는 벽부를 형성하여 전극(EL) 사이에 끼워진 압전 소자(W)로서 제공된다. 각각의 압전 소자(W)는 도 1A 내지 도 1C 에서 화살표로 도시되는 바와 같이 위로 분극된다.

이 잉크젯 헤드에서, 전극(EL)은 도 1A에 도시된 바와 같이 정상 접지된다. 도 1B에 도시된 바와 같이 선택된 전극(EL)에 양전압(positive voltage)을 인가할 경우, 선택된 전극(EL)과 거기에 이웃하는 전극(EL) 사이의 두 개의 압전 소자(W)는 선택된 전극(EL)이 설치된 잉크 챔버를 팽창시키도록 외측으로 변형된다. 이와는 반대로, 도 1C 에 도시된 바와 같이, 선택된 전극(EL)에 음전압(negative voltage)을 인가할 경우, 선택된 전극(EL)과 거기에 이웃하는 전극(EL) 사이의 두 개의 압전 소자(W)는 선택된 전극(EL)이 설치된 잉크 챔버(RM)를 팽창하기 위해 내측으로 변형된다. 그러므로, 잉크젯 헤드에 있어서, 잉크 챔버(RM)의 상태가 적어도 도 1A에 도시된 상태를 포함하는 2 개 이상의 상태(도 1A, 도 1B, 도 1C 에 도시된 상태 중에서)로 변화되는 경우, 잉크는 노즐(오리피스 표면(orificesurface))로 부터 분사될 수 있다. 분사되는 잉크 방울의 양, 속도, 형태, 안정성 등은 순서, 기간 및 도 1A, 도 1B, 도 1C에 도시된 3 가지 상태로의 변화율 및 변형량 사이의 조합에 따라 결정된다. 통상적으로, 이 조건들은 실험을 통해 활용된다. 부가로, 만일 종이, 잉크, 헤드 등의 특성 사이의 차를 보상 또는 증가하기 위해서 필요하다면, 구동 조건은 잉크 방울의 양, 속도, 형태, 안정성 등을 변화시킴으로써 조절된다.

헤드 구동 장치는 상기에서 기술된 바와 같이 멀티 노즐 잉크젯 헤드를 구동하기 위해서는 도 2에 도시된 배열을 가진다. 특히, 잉크젯 헤드의 등가 회로는 전극(EL1, EL2, EL3, EL4, EL5, …)을 경유하여 직렬 접속되는 압전 소자(W)로 구성된 커패시턴스(W1, W2, W3, W4, W5, …)의 직렬 회로이다.

이 회로에 있어서, 제1 반도체 스위칭 소자로서 제공되는 p-채널 MOSFET(TA1, TA2, TA3, TA4, TA5, …)는 VDD 전압이 가해지는 VDD 전원 단자와 전극(EL1, EL2, EL3, EL4, EL5, …) 사이에 접속되고, 제2 반도체 스위칭 소자로서 제공되는 n-채널 MOSFET(TB1, TB2, TB3, TB4, TB5, …)는 VDD 전압 이하의 VSS 전압이 가해지는 VSS 전원 단자와 전극(EL1, EL2, EL3, EL4, EL5, …) 사이에 접속된다. p-채널 MOSFET(TA1, TA2, TA3, TA4, TA5, …)의 백 게이트는 VDD전원 단자에 접속되고, n-채널 MOSFET(TA1, TA2, TA3, TA4, TA5, …)의 백 게이트는 VDD 전원 단자 및 VSS 전원 단자와 전위를 다른 VSUB 전원 단자에 접속된다. FET(TA1, TA2, TA3, TA4, TA5, …) 및 FET(TB1, TB2, TB3, TB4, TB5, …)는 반도체 기판에 통합되어 집적 회로를 구성하고, VSUB 전원 단자의 VSUB 전위는 집적 회로의 반도체 기판에 가해진다.

구동 신호는 인버터(IV1, IV2, IV3, IV4, IV5, …)를 통해 FET(TA1, TA2, TA3, TA4, TA5, …)의 게이트 단자에 공급된다.

이 헤드 구동 장치에서, 예를 들면, VDD 전위는 20 V로, VSS 전위는 0 V로, VSUB 전위는 -5 V로 설정한다. 전류는 VSUB 전원 단자에 거의 흐르지 않으며, VSUB 전원 단자에서 전압 정밀도(voltage precision)를 요구하지 않는다. 이런 이유로, -5 V는 충전 펌프 등을 이용하여 용이하게 만들 수 있다. 특히, 배선량을 줄이기 위해 헤드 구동 장치는 이러한 충전 펌프 회로와 함께 잉크젯 헤드에 장착될 수 있다.

예를 들어, 잉크가 잉크 챔버(B)로 부터 분사되는 경우가 이하에서 기술될 것이다. 정지 상태에서, 로우 레벨 구동 신호는 인버터(IV1, IV2, IV3, IV4, IV5, …)를 통해 FET(TA1, TA2, TA3, TA4, TA5, …)의 게이트 단자에 공급되고, FET(TA1, TA2, TA3, TA4, TA5, …)는 오프(OFF) 상태가 된다. 하이 레벨 구동 신호는 FET(TA1, TA2, TA3, TA4, TA5, …)의 게이트 단자에 공급되고, FET(TB1, TB2, TB3, TB4, TB5, …)는 온(ON) 상태가 된다. 이 방법에서, 커패시턴스(W1, W2, W3, W4, …)는 방전 상태가 된다. 잉크젯 헤드의 상태는 도 1A에 도시된다.

이 상태에서, 하이 레벨 구동 신호는 인버터(IV3)를 통해 FET(TA3)의 게이트에 공급되어 FET (TA3)를 턴온하고, 로우 레벨 구동 신호는 FET(TB3)의 게이트에 공급되어 FET(TB3)를 턴오프한다. 이 방법에서, VDD 전원 단자으로부터 전극(EL3)에 20 V의 전압이 가해져 커패시턴스(W2, W3)를 충전시킨다. 이때의 충전 경로는VDD>트랜지스터(TA3)>전극(EL3)>커패시턴스(W2)>전극(EL2)>트랜지스터(TB2)>VSS와, VDD>트랜지스터(TA3)>전극(EL3)>커패시턴스(W3)>전극(EL4)>트랜지스터(TB4)>VSS이다.

충전시, 전극(EL2, EL3) 사이의 압전 소자(W) 및 전극(EL3, EL4) 사이의 압전 소자(W)는 잉크 챔버(B)에서 보여지듯이 외측으로 변형되어 도 1B의 상태가 된다.

이 상태에서, FET(TA3)가 턴오프되고 FET(TB3)가 턴온되는 경우, 커패시턴스(W2,W3)는 방전된다. 이때의 방전 경로는 VSS>트랜지스터(TB2)>전극(EL2)>커패시턴스(W2)>전극(EL3)>트랜지스터(TB3)>VSS와, VSS>트랜지스터(TB4)>전극(EL4)>커페시턴스(W3)>전극(EL3)>트랜지스터(TB3)>VSS이다.

방전시, 잉크 챔버(B)의 상태는 도 1A의 본래 상태로 되돌아간다. 이 방법에서, 잉크 챔버(B)의 상태는 도 1A의 상태에서 도 1B의 상태로 변하고 도 1A의 상태로 되돌아간다. 결국, 잉크 챔버(B)의 노즐로부터 잉크가 분사된다.

VSS 전원 단자 측에 대한 FET(TB2, TB4)의 단자는 충전시 소스로 작용하고, 방전시 드레인으로 작용한다. VSS 전위(0 V) 이하의 VSUB 전위(-5 V)는 FET(TA2, TB4)의 백 게이트에 가해지고, 백 게이트는 VSS 전위로부터 절연된다. 이 이유로, 방전시 VSUB 전원 단자에 가해진 전압이 FET(TB2, TB4)에 의해 발생되는 개방 전압에서 pn 접점 전위를 감함으로써 얻어지는 값 이하로 세팅되는 경우, 반도체 기판으로부터의 어떠한 전류도 FET(TB2, TB4)로 인입되지 않는다. 즉, VSS 전위 및VSUB 전위를 -5 V 로 설정함으로써, 반도체 기판으로부터 전류 인입은 일어나지 않는다.

이 방법에서, 구동 장치가 반도체 기판에 집적되어 IC화 될 경우, 기판 전위로부터의 전류 인입은 발생하지 않는다. 그러므로, 구동 장치를 IC화할 경우, 구동 장치는 IC 내의 기생 능동 소자의 영향을 쉽게 받지 않고, 헤드 구동 IC는 내부 소자 절연의 저하 또는 래치업을 야기하지 않고도 고신뢰성을 얻을 수 있다.

VSS 전원 단자의 라인에서, 이웃하는 FET(TA1, TA2, TA3, TA4, TA5, …)의 드레인이 가능한한 서로 가깝게 배선하는 것이 바람직하다. 이는 방전시 방전 경로의 루프를 작게 할 수 있으며, 방전시 돌입(rush) 전류에 의한 회로로의 영향을 줄일 수 있다.

이 실시예에서, FET(TB1, TB2, TB3, TB4, TB5, …)가 쌍방향 특성을 갖기 때문에, 트랜지스터에 다이오드를 병렬 접속하여 방전 경로를 형성할 필요가 없으므로, 회로 구성이 간단해진다. 그러므로, 구동 장치는 IC에 장착되고, 바람직하게는 구동 장치가 차지하는 영역은 감소된다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 헤드 구동 장치는 이하에서 기술될 것이다.

이 실시예에서, 제1 실시예와 배열이 동일한 도 2의 구동 장치를 사용하지만, VSS 전원 단자 및 VSUB 전원 단자의 전위가 서로 같도록 설정되지 않는다. 즉, 도 2의 구동 장치의 방전 전류가 작은 경우, FET(TB2, TB4)에서 발생하는 전압 강하는 작다. 한편, pn 접점의 순방향 전압을 상회하는 전위차가 생길 때까지, 전류는 반도체 기판과 전극(EL2, EL4) 사이에 흐르지 않는다. 즉, 방전 전류는 반도체기판과 전극(EL2, EL4) 사이에 형성되는 기생 다이오드를 통해 흐르지 않는다.

그러므로, 방전 전류가 작은 경우, FET(TB2, TB4)에서 발생하는 전압 강하는 매우 작고, VSS=VSUB인 경우에도 방전 전류는 반도체 기판에 흐르지 않는다. 이 조건하에, VSS=VSUB로 설정될 경우, 전원의 종류를 삭감하여 구조가 단순해진다.

본 발명의 제3 실시예에 따른 헤드 구동 장치는 이하에서 기술될 것이다. 전술된 제1 실시예와 같은 동일 참조 번호는 제3 실시예에서 동일 부분을 나타내고, 동일 부분에 대한 설명은 생략한다. 이 실시예에 따르면, 도 3에 도시된 바와 같이, 다이오드(DX1, DX2, DX3, DX4, DX5, …)는 FET(TB1, TB2, TB3, TB4, TB5, …)에 병렬로 접속되어 반대 극성을 갖는다. 특히, 다이오드(DX1, DX2, DX3, DX4, DX5, …)의 애노드는 보통 VSS 전원 단자에 접속되고, 다이오드(DX1, DX2, DX3, DX4, DX5, …)의 캐소드는 보통 전극(EL1, EL2, EL3, EL4, EL5, …)에 접속된다.

이 방법에서, 다이오드(DX1, DX2, DX3, DX4, DX5, …)가 FET(TB1, TB2, TB3, TB4, TB5, …)에 병렬 접속되고, 헤드는 고속으로 동작될 수 있다. 특히, FET(TB1, TB2, TB3, TB4, TB5, …)의 온 저항이 다이오드(DX1, DX2, DX3, DX4, DX5, …)의 온 저항보다 큰 것이 통상적이다. 그러므로, 다이오드(DX1, DX2, DX3, DX4, DX5, …)가 커패시턴스(W1, W2, W3, W4, …)의 방전 경로상에 배열되는 경우, 방전은 고속으로 행해지고, 헤드의 고속 동작이 가능해진다. 이 경우에, 헤드 구동 장치는 기판에 통합되어 IC화할 경우, 기판 전위로부터의 전류 인입은 발생하지 않고, 헤드 구동 IC는 고신뢰성을 갖게 제조될 수 있다.

본 발명의 제4 실시예에 따른 헤드 구동 장치는 이하에서 기술될 것이다.

전술된 제1 실시예와 같은 동일 참조 번호는 제4 실시예에서 동일 부분을 나타내고, 동일 부분에 대한 설명은 생략한다. 이 실시예에 따르면, 도 4에 도시된 바와 같이, MOS 전달 게이트(트랜지스터의 종류)(TG1, TG2, TG3, TG4, …)는 커패시턴스(W1, W2, W3, W4, …)와 병렬로 접속되어 제3 반도체 스위칭 소자로서 제공된다. 특히, MOS 트랜지스터(TG1)는 전극(EL, EL2) 사이에 접속되고, MOS 전달 (transfer) 게이트(TG2)는 전극(EL2, EL3) 사이에 접속되고, MOS 전달 게이트(TG3)는 전극(EL3, EL4) 사이에 접속되고, MOS 전달 게이트(TG4)는 전극(EL4, EL5) 사이에 접속된다.

이 헤드 구동 장치에 있어서, 정지 상태에서, FET(TA1, TA2, TA3, TA4, TA5, …)는 오프 상태로, FET(TB1, TB2, TB3, TB4, TB5, …)는 온 상태로, MOS 전달 게이트(TG1, TG2, TG3, TG4, …)는 오프 상태가 된다.

이 상태에서, FET(TA3)가 턴온되고 FET(TA3)가 턴오프될 때, 커패시턴스(W2, W3)는 충전된다. 이 때의 충전 경로는 VDD>트랜지스터(TA3)>전극(EL3)>커패시턴스(W2)>전극(EL2)>트랜지스터(TB2)>VSS 와, VDD>트랜지스터(TA3)>전극(EL3)>커패시턴스(W3)>전극(EL4)>트랜지스터(TB4)>VSS이다.

이 상태에서, FET(TA3)가 턴오프되고 MOS 전달 게이트(TG2, TG3)가 턴온되는 경우, 커패시턴스(W2)는 MOS 전달 게이트(TG2)를 통해 방전되고, 커패시턴스(W3)는 MOS 전달 게이트(TG2)를 통해 방전된다. 이 방법에서, 커패시턴스(W2, W3)가 방전/충전될 때, 잉크가 분사된다.

커패시턴스(W2, W3)가 방전될 경우, FET(TA3, TB3)는 오프 상태가, FET(TB2, TB4)는 온 상태가 된다. 이런 이유로, 모든 포인트에서의 전위는 VSS 전압 이상이다. 구동 유닛이 IC에 장착되는 경우, 반도체 전위로부터의 전류 인입은 일어나지 않는다. 그러므로, 이 실시예에서, 신뢰성이 높은 헤드 구동 IC가 제조된다.

이 구동 장치에서, 한 커패시턴스가 MOS 전달 게이트만을 사용하여 방전되는 경우, 충전 경로는 더 단축될 수 있다. 그러므로, 트랜지스터마다의 온 저항이 변하지 않더라도, 방전 경로의 루프 저항은 감소될 수 있고, 헤드는 고속으로 동작될 수 있다.

전술된 바와 같이, 커패시턴스(W2, W3)를 충전시키는 전하가 FET(TA3)를 통해 흐르는 충전 전류에 의해 방전되는 경우, MOS 전달 게이트(TG2, TG3)는 턴온된다. 그러나, 또한, 커패시턴스(W2)를 충전시키는 역전하가 FET(TA2)를 통해 흐르는 충전 전류에 의해 방전되는 경우, MOS 전달 게이트(TG2)는 턴온되고, 커패시턴스(W3)를 역으로 충전시키는 전하가 FET(TA4)를 통해 흐르는 충전 전류에 의해 방전되는 경우, MOS 전달 게이트(TG4)도 턴온된다.

도 5A 및 도 5B는 도 4 의 헤드 구동 장치를 포함하는 전체 제어부의 배열을 도시한 블록도이다. 제어부에서, 프린트될 데이터는 시프트 레지스터(31)에 직렬 공급되어 시프트 클럭과 동기하여 시프트 레지스터(31)에 저장된다. 시프트 레지스터(31)에 저장된 데이터는 각각의 노즐에 대하여 4-비트 단계 데이터에 대응하고, 4-비트 단계 데이터는 래치 펄스에 의한 4-비트 래치 회로(LT1, LT2, LT3, LT4,LT5)에 의해 각각 래치된다. 데이터가 래치된 후, 다음에 프린트될 데이터는 시프트 레지스터(31)에 저장될 수 있다.

4 비트 래치 회로(LT1, LT2, LT3, LT4, LT5)에 의해 래치된 4 비트 단계 데이터는 16-1 선택기(SL1, SL2, SL3, SL4, SL5)에 각각 공급된다. 선택기(SL1, SL2, SL3, SL4, SL5)는 입력 단계 데이터의 값을 기초로하여 부가 입력된 16개 타이밍 펄스 스트링으로부터 하나를 선택하여 선택된 타이밍 펄스 스트링을 출력한다. 선택된 타이밍 펄스는 2 비트 시퀀서(SQ1, SQ2, SQ3, SQ4, SQ5) 각각에 공급된다. 16 개 타이밍 펄스 스트링 중 하나는 넌-프린팅용 넌-신호 데이터이다. 나머지(W)의 타이밍 펄스 스트링은 절차에 따라 타이밍으로 2 비트 시퀀서(QS1, SQ2, SQ3, SQ4, SQ5)를 제어하기 위해 프리세팅되는 펄스 스트링이 되도록 세팅되며, 절차 동안 분사되는 잉크의 양은 각각의 단계에 따라 세팅된다. 2 비트 시퀀서(QS1, SQ2, SQ3, SQ4, SQ5)는 시퀀서 클럭과 동기하여 순서 정보 및 4 가지 상태, 즉 "0,0", "0,1", "1,0", "1,1" 의 타임을 포함하는 제어 타이밍 데이터(B1, B2)로 입력 타이밍 펄스를 변환한다. 시퀀서(QS1, SQ2, SQ3, SQ4, SQ5)로부터의 제어 타이밍 데이터(B1, B2)는 복수의 AND 게이트로 구성된 디멀티플렉서(35)에 의해 홀수 노즐 또는 짝수 노즐에 할당된다. 특히, 디멀티플렉서(35)는 홀수 선택 신호(ODD)에 반응하여 시퀀서(QS1, SQ2, SQ3, SQ4, SQ5)에서 디코더(DCA1, DCA2, DCA3, DCA4, DCA5)로 제어 타이밍 데이터(B1, B2)를 각각 공급하고, 멀티플렉서(35)는 짝수 선택 신호(EVEN)에 반응하여 시퀀서(QS1, SQ2, SQ3, SQ4, SQ5)에서 디코더(DCA1, DCA2, DCA3, DCA4, DCA5)로 제어 타이밍 데이타(B1, B2)를 각각 공급한다. 신호 홀수 선택 신호(ODD)가 입력되는 경우, "0,0" 가 짝수 노즐에 대응하는 디코더(DCA1, DCA2, DCA3, DCA4, DCA5)에, 그리고 짝수 선택 신호(EVEN)가 입력되는 경우에는 홀수 노즐에 대응하는 디코더(DCA1, DCA2, DCA3, DCA4, DCA5)에 공급된다는 것에 주목해라.

도 6 에 도시된 바와 같이, 디코더(DA1)는 2입력 AND 게이트(DCA11, DCA12, DCA13) 3개와 두 개의 인버터(DCA14, DCA15)로 구성되고, 디코더(DCB1)는2 입력 AND 게이트(DCB11, DCB12, DCB13) 3 개와 두 개의 인버터(DCB14, DCB15)로 구성된다. 디코더(DCA1)는 멀티플렉서(35)에서 AND 게이트(DCA13)로 2비트 신호(A11, A21)의 모든 신호를 입력하고, 인버터(DCA14)를 통해 AND 게이트(DCA11, DCA12)에 모든 신호를 입력한다. 디코더(DCA1)는 AND 게이트(DCA11, DCA13)에 신호(A21)를 직접 입력하고, OR 게이트(G1)를 통해 트랜지스터 회로부(TCB1)의 MOS 전달 게이트(TG1)에 입력되고, 트랜지스터 회로부(TCB2)의 MOS 전달 게이트(TG2)의 게이트에 구동 신호(S2-3)로서 제공된다. 디코더(DCA1,DCB1)의 배열은 도면에 도시되어 있고, 다른 디코더(DCA2,DCA5, DCB2~DCB5)의 배열은 디코더(DCA1, DCB1)와 같다.

트랜지스터 회로부(TCA1~TCA10)의 출력단은 커패시턴스(W1~W9)에 접속된 전극(EL1~EL10)에 각각 접속된다. 디코더(DCA1~DCA5, DCB1~DCB5) 사이의 입력/출력 관계는 진리표(truth table)로 나타내며, 진리표에 대응하는 헤드 구동 장치(38)의 출력 상태는 다음 표와 같다.

심볼(A1)은 신호(A11, A12, …)를 그리고 심볼(A2)은 신호(A21, A22, …)를 나타낸다. 심볼(S1X)은 구동 신호(S11, S12, …)을, 심볼(S2X)은 구동 신호(S21, S22, …)를, 심볼(S3X)은 구동 신호(S31, S32, …)를 나타낸다.

표 1에서 알 수 있듯이, 신호 A1=0 이고 A2=0으로 설정되는 경우, 구동 신호 S1X=L(로우 레벨), S2X=H(하이 레벨) 이고, S3X=L(로우 레벨)이다. 이때, VSS 전압은 대응 전극에 인가된다. 신호 A1=0 이고 A2=1 로 설정된 경우, 구동 신호 S1X=H, S2X=L, S3X=L 이 된다. 이때에, VDD 전압은 대응 전극에 인가된다. 신호 A1=1 이고 A2=0 으로 설정되는 경우, 구동 신호 S1X=L, S2X=L, S3X=L 이 된다. 이 때에 대응 전극에 인가된 전압은 턴오프된다. 신호 A1=1, A2=1 로 설정되는 경우, 구동 신호 S1X=L, S2X= L, S3X=H가 된다. 이때에 대응 전극은 MOS 전달 게이트(TG1, TG2, TG3, TG4, …)에 의해 단락 회로가 되어 방전 루프가 구성된다.

상기 배열을 구비한 제어부에서, 홀수 노즐, 즉 홀수 번째 잉크 챔버를 구동하는 4 비트 단계 데이터는 시프트 레지스터(31)에 저장되어 래치 회로(LT1~LT5)에 의해 래치된다. 래치된 단계 데이터는 16-1 선택기(SL1~SL5)에 공급되어 하나의 타이밍 펄스로 변환된다. 선택기(SL1~SL5)로부터의 타이밍 펄스는 2 비트시퀀서(SQ1~SQ5) 각각에 공급되어 제어 타이밍 데이터(B1, B2)로 변환된다. 시퀀서(SQ1~SQ5)로부터의 제어 타이밍 데이터(B1, B5)는 디멀티플렉서(35)에 인가된다. 디멀티플렉서(35)는 시퀀서(SQ1~SQ5)로부터의 제어 타이밍 데이터(B1, B2)를 홀수 노즐에 대응하는 디코더(DCA1~DCA5)에 각각 공급한다. 트랜지스터 회로부(TC1, TC3, TC5, TC7, TC9) 및 트랜지스터 회로부(TCB1~TCB9)는 디코더(DCA1~DCA5)로부터의 신호에 의해 선택적으로 구동된다. 이 방법에서, 커패시턴스(W1~W9)의 충전/방전이 선택 제어되고, 잉크 챔버의 분할 벽으로 구성된 압전 소자는 원하는 잉크 챔버에 압력을 주도록 변형되어, 단계 데이터에 따라 소정량의 잉크를 분사한다.

예를 들어, 제3 노즐이 구동되는 경우, 제3에 이웃하는 제2 및 제4 노즐은 할당되지 않은 노즐(짝수 노즐)이다. 이때에, 잉크는 제3 노즐에 대응하는 잉크 챔버로부터 분사되고, 어떠한 잉크도 제3 노즐에 이웃하는 잉크 챔버로부터 분사되지 않는다. 이 방법에서, (홀수) 노즐 및 (짝수) 노즐이 각각 구동되어 프린팅한다.

본 발명의 제5 실시예에 따른 헤드 구동 장치는 이하에서 기술될 것이다.

이 실시예에 따르면, 또다른 구동 방법은 도 4 에 도시된 구동 장치를 사용함으로써 실현된다. 이 헤드 구동 장치에서, 정지 상태에서, FET(TA1, TA2, TA3, TA4, TA5, …)는 오프 상태가 되고, FET(TB1, TB2, TB3, TB4, TB5, …)는 오프 상태가 되고, MOS 전달 게이트(TG1, TG2, TG3, TG4, …)는 온 상태가 된다.

이 상태에서, FET(TA3, TB2, TB4)가 턴온되고, MOS 전달 게이트(TG2, TG3)가 턴오프될 때, 커패시턴스는 충전된다. 이 때에 사용되는 충전 경로는 VDD>트랜지스터(TA3)>전극(EL3)>커패시턴스(W2)>전극(EL2)>트랜지스터(TB2)>VSS, VDD>트랜지스터(TA3)>전극(EL3)>커패시턴스(W3)>전극(EL4)>트랜지스터(TB4)>VSS과 같다. 이때에, 잉크 챔버(B)는 도 1B에 도시된 바와 같이 팽창되어 잉크 공급 포트로부터 잉크를 흡수하게 된다.

FET(TA3, TB2, TB4)는 턴오프되고, FET(TA2, TA4, TB3)는 턴온된다. 이 방법에서, 커패시턴스(W2, W3)는 역으로 충전된다. 이 때에 사용되는 충전 경로는 VDD>트랜지스터(TA2)>전극(EL2)>커패시턴스(W2)>전극(EL3)>트랜지스터(TB3)>VSS, VDD>트랜지스터(TA4)>전극(EL4)>커패시턴스(W3)>전극(EL3)>트랜지스터(TB3)>VSS과 같다. 이 때에, 잉크 챔버(B)는 도 1C에 도시된 바와 같이 압축되어 노즐로부터 잉크를 분사하게 된다.

그런후, FET(TA2, TA4, TB3)가 턴오프되고, MOS 전달 게이트(TG2, TG3)가 턴온되는 경우, 커패시턴스(W2)는 MOS 전달 게이트(TG2)를 통해 방전되고, 커패시턴스(W3)는 MOS 전달 게이트(TG3)를 통해 방전된다. 결국, 잉크 챔버(B)의 상태는 도 1A에 도시된 상태로 되돌아간다. 이 방법에서, 잉크 분사는 커패시턴스(W2, W3)를 충전, 역충전, 방전함으로써 실행된다.

커패시턴스(W2, W3)가 방전되는 경우 모든 FET(TA2, TA3, TA4, TB3, TB4)는 오프 상태로 세팅되므로, VSS 전원 단자 또는 VDD 전원 단자에 어떠한 전류도 흐르지 않는다. 그러므로, 기판 전위로부터의 전류 인입은 발생하지 않는다. 그러므로, 이 실시예에서, 고신뢰성 헤드 구동 IC가 구성된다.

이 실시예에서, 잉크 분사는 역충전 동안에 실행되고, 그 다음 방전이 실행된다. 그러므로, 이하 방법은 오류 분사에 효과적일 수 있다. 즉, 방전은 잉크의 특성과 같은 조건에 따라 느리게 실행되어 방전률은 최고로 높지는 않게 되고, 이것에 의해 잉크 압력으로 돌연 변화를 제지하게 된다. 이러한 경우에, MOS 전달 게이트(TG1~TG4)의 온 저항은 하이로 세팅되고, 커패시턴스(W1~W4)에 의해 정해지는 시정수 및 MOS 전달 게이트(TG1~TG4)의 온 저항은 크게 설정될 수 있다.

각각의 실시예에서, 멀티 노즐 잉크젯 헤드로서 사용하는 헤드 구동 장치에 있어서, 분할 벽을 구성하는 압전 소자(W)는 상부 방향, 즉 상부 덮개(12)의 방향으로 분극된다. 그러나, 본 발명은 이 실시예에 한정되지 않고, 도 7A 내지 7C에 도시된 바와 같이, 분할 벽부를 구성하는 압전 소자(W)가 하부 방향으로 분극되는 헤드가 사용된다. 이 경우에서, 도 1에 도시된 경우와는 반대로, 도 7B에 도시된 바와 같이, 음전압이 일정 전극(EL)에 가해질 경우, 일정 전극(EL)과 거기에 이웃하는 전극(EL) 사이의 압전 소자(W)가 외측으로 변형되어 일정 전극(EL)이 형성된 잉크 챔버(RM)는 팽창된다. 이와는 반대로, 도 7C에 도시된 바와 같이, 양전압이 일정 전극(EL)에 가해질 경우, 일정 전극(EL)과 거기에 이웃하는 전극(EL) 사이의 압전 소자(W)는 내측으로 변형되어 일정 전극(EL)이 형성된 잉크 챔버(RM)는 압축된다. 그러므로, 이 헤드가 사용되는 경우, 그 헤드에 대응하는 헤드 구동 장치가 사용된다.

각각의 실시예에서, 압전 소자는 전기 변형 소자로서 사용된다. 그러나, 압전 소자는 전기 변형 소자에 한정되지 않는다. 정전기력을 사용하는 전기 변형 소자가 사용될 수 있다. 각각의 실시예에서, 전기 변형 소자는 잉크 챔버의 벽표면을 직접적으로 구성한다. 그러나, 본 발명은 이 배열에 한정되지 않고, 전기 변형 소자는 잉크 챔버의 벽표면을 직접적으로 변형할 수 있다. 간단히 말하면, 잉크 챔버 내의 압력은 전계 변형 소자의 전기 변형에 의해서만 변화될 수 있다.

본 발명이 적용되는 잉크젯 프린터의 헤드에서, 전기 변형 소자가 기계적 구조면에서 상이하지만, 상호 직렬 접속된 커패시턴스로 구성되는 헤드가 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예는 상기에 기술되어 있다. 본 발명은 상기에서 기술된 실시예에만 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위로부터 이탈하지 않는 범위 내에서 필요에 따라 본 발명의 변경 및 수정이 효과적일 수 있다.

Claims

복수의 잉크 챔버(RM)와, 각각의 잉크 챔버(RM)의 전극(EL)과, 전기 변형 소자(W) -상기 전기 변형 소자는 상기 잉크 챔버(RM)를 분리하고 전극(EL)에 의해 접속되는 직렬 커패시턴스를 형성하도록 배열되며 전기 변형에 의해 잉크 챔버(RM)의 압력 변화를 야기시키는 것임- 를 구비하는 잉크젯 헤드와;

제1 전원 단자(VDD)와 상기 전극(EL) 사이에 접속되는 복수의 제1 반도체 스위칭 소자(TA)와;

상기 전극(EL)과, 상기 제1 전원 단자(VDD)와 전위가 다른 제2 전원 단자(VSS) 사이에 접속되는 복수의 제2 반도체 스위칭 소자(TB)를 구비하는 잉크 젯 프린터용 헤드 구동 장치에 있어서,

상기 제1 및 제2 반도체 스위칭 소자(TB)를 선택적으로 턴온 제어하여 대응 커패시턴스를 충전 및 방전함으로써 야기되는 압력 변화로 인해 각각의 잉크 챔버(RM)로부터 잉크가 분사되고, 상기 제1 및 제2 반도체 스위칭 소자(TA, TB) 모두는 한 개의 반도체 기판(SUB)상에 형성되고, 반도체 기판의 전위는 제1 및 제2 전원 단자(VDD, VSS)의 전위 사이의 범위에서 벗어나도록 설정되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트용 헤드 구동 장치.
복수의 잉크 챔버(RM)와, 각각의 잉크 챔버(RM)의 전극(EL)과, 전기 변형 소자(W) -상기 전기 변형 소자는 상기 잉크 챔버(RM)를 분리하고 전극(EL)에 의해 접속되는 직렬 커패시턴스를 형성하도록 배열되며 전기 변형에 의해 잉크 챔버(RM)의 압력 변화를 야기시키는 것임- 를 구비하는 잉크젯 헤드와;

제1 전원 단자(VDD)와 상기 전극(EL) 사이에 접속되는 복수의 제1 반도체 스위칭 소자(TA)와;

상기 전극(EL)과, 상기 제1 전원 단자(VDD)보다 전위가 낮은 제2 전원 단자(VSS) 사이에 접속되는 복수의 제2 반도체 스위칭 소자(TB)를 구비하는 잉크 젯 프린터용 헤드 구동 장치에 있어서,

미리 정해진 잉크 챔버(RM)의 전극(EL)에 접속되는 각각의 제1 및 제2 반도체 스위칭 소자(TA, TB)를 턴온 및 턴오프하고, 상기 미리 정해진 잉크 챔버(RM)에 이웃한 잉크 챔버(RM)의 전극(EL)에 접속되는 각각의 제1 및 제2 반도체 스위칭 소자(TA, TB)를 턴오프 및 턴온하는 충전 제어와, 그리고 미리 정해진 잉크 챔버(RM)의 전극(EL)에 접속되는 각각의 제1 및 제2 반도체 스위칭 소자 (TA, TB)를 턴오프 및 턴온하는 차후의 방전 제어하에서, 미리 정해진 잉크 챔버(RM)의 전극(EL)과 상기 미리 정해진 잉크 챔버(RM)에 이웃하는 대응 잉크 챔버(RM)의 전극(EL)의 각 양단의 두 개의 커패시턴스를 충전 및 방전함으로써 야기되는 압력 변화로 인해 상기 미리 정해진 잉크 챔버(RM)로부터 잉크가 분사되고, 상기 제1 및 제2 반도체 스위칭 소자(TA, TB) 모두는 한 개의 반도체 기판(SUB)상에 형성되고, 상기 반도체 기판의 전위는 상기 제1 및 제2 전원 단자(VDD, VSS) 전위 사이의 범위에서 벗어나도록 설정되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 헤드 구동 장치.
복수의 잉크 챔버(RM)와, 각각의 잉크 챔버(RM)의 전극(EL)과, 전기 변형 소자(W) -상기 전기 변형 소자는 상기 잉크 챔버(RM)를 분리하고 전극(EL)에 의해 접속되는 직렬 커패시턴스를 형성하도록 배열되며 전기 변형에 의해 잉크 챔버(RM)의 압력 변화를 야기시키는 것임- 를 구비하는 잉크젯 헤드와;

제1 전원 단자(VDD)와 상기 전극(EL) 사이에 접속되는 복수의 제1 반도체 스위칭 소자(TA)와;

상기 전극(EL)과, 상기 제1 전원 단자(VDD)와 전위가 다른 제2 전원 단자(VSS) 사이에 접속되는 복수의 제2 반도체 스위칭 소자(TB)를 포함하는 잉크 젯 프린터용 헤드 구동 장치에 있어서,

상기 제1 및 제2 스위칭 소자(TA, TB)를 선택적으로 턴온 제어하여 대응 커패시턴스를 충전 및 방전함으로써 야기되는 상기 압력 변화로 인해 각각의 잉크 챔버(RM)로부터 잉크가 분사되고 상기 제1 및 제2 반도체 스위칭 소자(TA, TB)의 그룹 중 적어도 하나의 그룹은 집적 회로상에 형성된 MOS 트랜지스터로 구성되고, 각각의 MOS 트랜지스터의 백 게이트의 전위는 MOS 트랜지스터의 소스 전위와 드레인 전위 사이의 범위에서 벗어나도록 설정되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 헤드 구동 장치.
복수의 잉크 챔버(RM)와, 각각의 잉크 챔버(RM)의 전극(EL)과, 전기 변형 소자(W) -상기 전기 변형 소자는 상기 잉크 챔버(RM)를 분리하고 전극(EL)에 의해 접속되는 직렬 커패시턴스를 형성하도록 배열되며 전기 변형에 의해 잉크 챔버(RM)의압력 변화를 야기하는 것임- 를 구비하는 잉크젯 헤드와;

제1 전원 단자(VDD)과 상기 전극(EL) 사이에 접속되는 복수의 제1 반도체 스위칭 소자(TA)와;

상기 전극(EL)과, 상기 제1 전원 단자(VDD)보다 전위가 낮은 제2 전원 단자(VSS) 사이에 접속되는 복수의 제2 반도체 스위칭 소자(TB)를 포함하는 잉크 젯 프린터용 헤드 구동 장치에 있어서,

미리 정해진 잉크 챔버(RM)의 전극(EL)에 접속되는 각각의 제1 및 제2 반도체 스위칭 소자(TA, TB)를 턴온 및 턴오프하고, 상기 미리 정해진 잉크 챔버(RM)에 이웃한 잉크 챔버(RM)의 전극(EL)에 접속되는 각각의 제1 및 제2 반도체 스위칭 소자(TA, TB)를 턴오프 및 턴온하는 충전 제어와 그리고 미리 정해진 잉크 챔버(RM)의 전극(EL)에 접속되는 각각의 제1 및 제2 반도체 스위칭 소자(TA, TB)를 턴오프 및 턴온하는 차후의 방전 제어하에서, 미리 정해진 잉크 챔버(RM)의 전극(EL)과 상기 미리 정해진 잉크 챔버(RM)에 이웃하는 대응 잉크 챔버(RM)의 전극의 각 양단의 두 개의 커패시턴스를 충전 및 방전함으로써 야기되는 압력 변화로 인해 상기 미리 정해진 잉크 챔버(RM)로부터 잉크가 분사되며, 상기 제1 및 제2 반도체 스위칭 소자(TA, TB)의 그룹 중 적어도 하나의 그룹은 집적 회로상에 형성된 MOS 트랜지스터로 구성되고, 각각의 MOS 트랜지스터의 백 게이트 전위는 상기 MOS 트랜지스터의 소스 전위와 드레인 전위 사이의 범위에서 벗어나도록 설정되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 헤드 구동 장치.
복수의 잉크 챔버(RM)와, 각각의 잉크 챔버(RM)의 전극(EL)과, 전기 변형 소자(W) -상기 전기 변형 소자는 상기 잉크 챔버(RM)를 분리하고 전극(EL)에 의해 접속되는 직렬 커패시턴스를 형성하도록 배열되며 전기 변형에 의해 잉크 챔버(RM)의 압력 변화를 야기시키는 것임- 를 구비하는 잉크젯 헤드와;

제1 전원 단자(VDD)와 상기 전극(EL) 사이에 접속되는 복수의 제1 반도체 스위칭 소자(TA)와;

상기 전극(EL)과, 상기 제1 전원 단자(VDD)과 전위가 다른 제2 전원 단자(VSS) 사이에 접속되는 복수의 제2 반도체 스위칭 소자(TB)를 포함하는 잉크 젯 프린터용 헤드 구동 장치에 있어서,

상기 제1 및 제2 스위칭 소자(TA, TB)를 선택적으로 턴온 제어하여 대응 커패시턴스를 충전 및 방전함으로써 야기되는 상기 압력 변화로 인해 각각의 잉크 챔버(RM)로부터 잉크가 분사되고, 적어도 상기 제2 반도체 스위칭 소자는 MOS 트랜지스터로 구성되고, 상기 커패시턴스는 상기 MOS 트랜지스터의 게이트에 인가되는 전위와 동일한 전위에 의해 턴온되는 MOS 트랜지스터를 통해 방전되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 헤드 구동 장치.
복수의 잉크 챔버(RM)와, 각각의 잉크 챔버(RM)의 전극(EL)과, 전기 변형 소자(W) -상기 전기 변형 소자는 상기 잉크 챔버(RM)를 분리하고 전극(EL)에 의해 접속되는 직렬 커패시턴스를 형성하도록 배열되며 전기 변형에 의해 잉크 챔버(RM)의 압력 변화를 야기시키는 것임- 를 구비하는 잉크젯 헤드와;

제1 전원 단자(VDD)과 상기 전극(EL) 사이에 접속되는 복수의 제1 반도체 스위칭 소자(TA)와;

상기 전극(EL)과, 상기 제1 전원 단자(VDD)과 전위가 다른 제2 전원 단자(VSS) 사이에 접속되는 복수의 제2 반도체 스위칭 소자(TB);

이웃하는 두 개의 전극(EL) 사이에 각각 접속되는 복수의 제3 반도체 스위칭 소자(TG)를 구비하는 잉크젯 프린터용 헤드 구동 장치에 있어서,

상기 제1 및 제2 스위칭 소자(TA, TB)를 선택적으로 턴온하는 충전 및 방전 제어와 그리고 상기 제3 반도체 스위칭 소자(TG)를 선택적으로 턴온하는 방전 제어 하에, 대응 커패시턴스를 충전 및 방전함으로써 야기되는 상기 압력 변화로 인해 각각의 잉크 챔버(RM)로부터 잉크가 분사되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 헤드 구동 장치.
복수의 잉크 챔버(RM)와, 각각의 잉크 챔버(RM)의 전극(EL)과, 전기 변형 소자(W) -상기 전기 변형 소자는 상기 잉크 챔버(RM)를 분리하고 전극(EL)에 의해 접속되는 직렬 커패시턴스를 형성하도록 배열되며 전기 변형에 의해 잉크 챔버(RM)의 압력 변화를 야기시키는 것임- 를 구비하는 잉크젯 헤드와;

제1 전원 단자(VDD)와 상기 전극(EL) 사이에 접속되는 복수의 제1 반도체 스위칭 소자(TA)와;

상기 전극(EL)과, 상기 제1 전원 단자(VDD)보다 전위가 낮은 제2 전원 단자(VSS) 사이에 접속되는 복수의 제2 반도체 스위칭 소자(TB)와;

이웃하는 두 개의 전극(EL) 사이에 각각 접속되는 복수의 제3 반도체 스위칭 소자(TG)를 포함하는 잉크젯 프린터용 헤드 구동 장치에 있어서,

미리 정해진 잉크 챔버(RM)의 전극(EL)에 접속되는 각각의 제1 및 제2 반도체 소자(TA, TB)를 턴온 및 턴오프하고, 상기 미리 정해진 잉크 챔버(RM)에 이웃하는 잉크 챔버(RM)의 전극(EL)에 접속되는 각각의 제1 및 제2 반도체 스위칭 소자(TA, TB)를 턴오프 및 턴온하고, 상기 이웃하는 두 개의 전극(EL)에 접속되는 상기 제3 반도체 스위칭 소자(TG)를 턴오프하는 충전 제어와 그리고 미리 정해진 잉크 챔버(RM)의 전극(EL)에 접속되는 각각의 제1 반도체 스위칭 소자(TA)를 턴오프하고 상기 이웃하는 두 개의 전극(EL) 사이에 접속되는 상기 제3 반도체 스위칭 소자(TG)를 턴온하는 차후의 제어하에서, 미리 정해진 잉크 챔버(RM)의 상기 전극(EL)과 상기 미리 정해진 잉크 챔버(RM)에 이웃하는 대응 잉크 챔버(RM)의 전극(EL)의 각 양단의 두 개의 커패시턴스를 충전 및 방전함으로써 야기되는 상기 압력 변화로 인해 상기 미리 정해진 잉크 챔버(RM)로부터 잉크가 분사되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 헤드 구동 장치.
제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 제3 반도체 스위칭 소자(TG)는 MOS 트랜지스터 전달 게이트로 구성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 헤드 구동 장치.